Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1235.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
12.71 Mб
Скачать

779.

Определить движение тяжелой

материальной точ­

ки, брошенной с

начальной

скоростью- ©„

под

углом а

к горизонту, в среде, сопротивление

которой пропорцио­

нально

первой степени

скорости

(F = tnkv).

 

 

 

780.

Частица

массы т с зарядом е вылетает из начала

координат со скоростью (и, 0,

0).

На

нее действует

по­

стоянное

магнитное поле Н,

параллельное оси Oz, и со­

противление среды кию, где © — скорость частицы. Пока­

зать, что ее координаты в момент времени t равны

 

 

А- =

 

{е1" -

cos U +

\

sill Xl),

 

 

 

 

У — ~ p q rp - +

щ г р

 

cos U +

k sin U),

 

 

где X =

eH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— , с —скорость света.

 

 

 

 

 

 

 

781. Частица движется в сопротивляющейся среде,

действующей

на

нее с

силой

F 2Х©,

где

© — скорость

частицы,

и

притягивается

к

точке

10, 0)

с силой

р2/-

= 1).

В точке

(а, 0) частица

 

обладает

скоростью ©о,

параллельной оси Оу.

Показать,

что при р > Х

траекто­

рия частицы определяется

уравнениями

 

 

 

 

 

 

 

у = ^ eru sin cot,

 

 

 

 

 

 

 

где © = ] /р 2 — X2;

г — расстояние

движущейся

точки

от

точки (0,

0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

782.

 

Материальная точка А с массой т, находившаяся

на расстоянии а от оси Ох, получила начальную скорость

©о, параллельную оси Ох. Точка А притягивается осью

Ох с силой F, прямо

пропорциональной расстоянию от

нее; коэффициент

пропорциональности

равен т№. Найти

уравнения

движения и траекторию точки.

 

 

 

§18. Решение интегральных уравнений Вольтерра

сядрами специального вида

Интегральным уравнением называется уравнение, содержащее искомую функцию под знаком интеграла. Например, решение задачи Коши

У' —I (а, у), УЫ = У о .

как известно, сводится к решению следующего интегрального урав­ нения:

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У= $ /(* .

У(*)) dx+!j0.

 

 

 

 

 

 

Х 0

 

 

 

 

 

 

Если искомая функция у

входит в уравнение линейно, то интеграль­

ное уравнение

называется

линейным.

 

 

 

 

Уравнение вида

 

 

ь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У{х)= ] (х) +

J К (х,

t) у (t)dt

(1)

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

и b— постоянные)

называется

линейным интегральным уравнением

Фредгольма второго

рода.

Здесь

К (х,

/),

/ (*) — заданные функции,

у (х) — искомая

функция.

Функцию

К (х,

t) называют ядром уравне­

ния (1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(x) = f(x) + \K ( x ,t) y ( t) d t

 

(2)

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

называют

линейным

интегральным

уравнением * Вольтерра второго

рода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если в уравнениях (1) и (2)

/(.v) =

0,

то уравнения называются

однородн ши.

 

 

 

входит только

под знак интеграла,

Если

искомая функция у (х)

то имеем

соответственно уравнения

Фредгольма

или Вольтерра

пер­

вого рода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

$ К (х,

t) у (0 dt = ,

(х) или

^ К (х, 0 у (() dt = / (*),

 

а

 

 

 

 

 

а

 

'

 

 

Уравнения вида*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<t(x) + \K (x -t)q > (t)d t = f(x)

(3)

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

с ядром K(x — t)t зависящим лишь от разности аргументов, пред­ ставляют собой важный класс уравнений Вольтерра. Они иногда называются уравнениями типа свертки.

Пусть имеем интегральное уравнение, Вольтерра типа свертки

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

<f(x)=l(x) + lK (x -t)< p(t)dt.

 

(4)

 

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

Будем предполагать,

что / (х)

и К (х)

достаточно

 

гладкие функции

и

имеют конечный порядок роста при

х ^ О . В

 

этом случае и ф (х)

при

х ^ О

имеет конечный

порядок

роста, ’ а

значит,

может быть-

найдено

изображение функций /, К и ф (по Лапласу). Пусть Ф(р)===

=== Ф (*),

F (p)=r= f (х),

L (р) ===К (х). Применяя

к

обеим

частям

(4)

преобразование Лапласа и пользуясь формулой

свертки (см. §

М,

IX),

будем

иметь

®(p) = F(p) + L(p)®(p),

 

 

(5)

 

 

 

 

 

 

j “> 7 М. Л. Краснов и др.

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф« " - Т ^ Г hr

Li”>

 

(S)

 

 

 

 

 

 

Для

Ф (р) находим оригинал ф (JC) — решение интегрального ура^е-

ния

(4).

 

1.

Решить

интегральное

уравнение

 

 

П р и м е р

 

 

 

 

 

Ф (х) =

cos * + J —/) ф (t) dt.

(7)

как

Р е ш е н и е . Переходя

к

изображениям и рассматривая интеграл

свертку

функций,

получим на основании

правила изображения

свертки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ф (р) =

+ ^

ф (р).

 

(5)

откуда

 

 

 

 

р* + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рз

 

 

 

 

 

 

 

ф (Р) =

 

 

 

(9)

 

 

 

 

 

(р 2— о

 

 

 

 

 

 

 

(ра+ о

 

 

Находя

оригинал,

для

Ф (р),

получим

решение

интегрального

ура0

нения (7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф (х) =

(cos х +

ch ж).

 

(Ю)

Решить

интегральные

уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

783.

ф (х) =

sin х

+

$ (х — t) ф (() dt.

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

784.

Ф(х) = х + 1

J (x — t)3 y ( t ) d t .

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

785.

ф (дг) =

^ sin (jf — t ) ( f ( t ) d t .

 

 

 

 

 

 

о

 

X

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

786.

ф (х) =

cos х +

$ ех~‘(р (0 dt.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

787.

ф (*) =

1 + * +

$ со8(х -

0

ф (/)<И.

 

 

 

 

 

 

 

х

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

78$.

Ф (х) =

£ +

J

(х -

/) ег ('-*> ф (/) dt.

 

789.

Ф (х) =

ег* +

'

\

(х - /)* <р (/) dt.

 

 

790.

ф (*) =

* + 2 jj [(* - 0 - Sin (X -

0] Ф (0 dt.

 

 

0

X

 

 

 

 

791.

ф (л:) =

sinx + 2

$ cos (х — t) ф (t) dt.

 

 

 

о

 

792.

ф(лг) =

 

X

 

 

 

 

 

= 1- 2 * - 4 * 2+ $[3 + 6 ( л ; - 0 - 4 ( х - 0 2]ф(*М/.

 

 

 

О

 

 

 

х

793.

ф (х) =

1 + j

jj sin 2 ( x - t ) q > (t)d t.

 

 

 

О

 

 

 

x-

794.

ф (х) =

ех — 2

$ cos t) Ф (t) dt.

 

 

 

о

 

 

 

X

795.

ф (JC) =

1 + - g - j ( x - t ) 3 cp(t)dt.

 

 

X*

 

796.

ф (х) =

х — $ sh (л: — /) ф (t) dt.

 

 

о

X

 

 

 

797.

ф (х) =

sh х — $ ch (х — t) ф (t) dt.

 

 

 

о

Аналогично решаются интегральные уравнения Вольтерра пер­ вого рода с ядром К (х, t), зависящим только от разности x;— t, т. е. уравнения вида

 

 

U ( * - О ф (0 <#=/(*).

(11)

где / (х) —известная функция, ср (д:) —искомая функция.

При этом

мы предполагаем

К (*,

х) Ф 0.

 

Пусть F (р) =

/(*),

1 (р )ф К (х), Ф(р)==ф (*). Применяя к обеим

частям (И) преобразование Лапласа и используя теорему о свертке, будем иметь

откуда

Цр) -Ф (p) = F (р),

^

 

ф < й - Щ ’ 'Ч ( р ) , ‘ о'

Оригинал для

Ф (р) будет решением ф (х) интегрального уравне­

ния (11).

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]